W niedawnym przełomie naukowym, zespół badaczy z Politechniki Federalnej w Zurychu (ETH Zürich) w Szwajcarii dokonał odkrycia, które rzuca nowe światło na zrozumienie magnetyzmu. Ich badania skupiły się na materiale składającym się z sześciu atomów grubości, gdzie zaobserwowano nowy rodzaj magnetyzmu, nazywany „kinetycznym magnetyzmem”. To zjawisko, przewidziane teoretycznie już ponad pół wieku temu przez Yosuke Nagaokę, stanowiło dotychczas nieuchwytną tajemnicę fizyki.

Nagaoka wyobrażał sobie, że magnetyzm może wynikać nie tylko z tradycyjnych interakcji spinów elektronów, ale również z ich ruchu w przestrzeni, co byłoby radykalnie inne od dotychczas rozumianych modeli ferromagnetyzmu. W eksperymencie przeprowadzonym przez zespół z ETH, cienkie warstwy dwóch różnych półprzewodników – molybdenu diselenidu i disulfidu wolframu – zostały nałożone na siebie, tworząc tzw. wzór moiré, który działa jak ultra-cienka książka z powtarzającymi się wzorami.

Badacze odkryli, że magnetyzm pojawia się w tym materiale, kiedy elektrony rywalizują o miejsca, formując krótkotrwałe pary zwane doublonami. To zupełnie nowa forma magnetyzmu, różniąca się od konwencjonalnego ferromagnetyzmu, i została zaobserwowana, gdy do układu wprowadzono nadmiar elektronów.

To odkrycie, choć może nie znajdować szybkiego zastosowania w codziennych technologiach, dostarcza kluczowych informacji na temat zachowań elektronów, które mogą mieć znaczący wpływ na rozwój przyszłej elektroniki. Daje to naukowcom nowe perspektywy w zrozumieniu, jak kwantowe efekty silnie oddziałujących elektronów mogą prowadzić do nowych stanów materii i potencjalnie rewolucjonizować nasze podejście do przechowywania i przesyłania informacji.

Tym samym, badania te nie tylko potwierdzają teorię Nagaoki, ale również otwierają drzwi do dalszych badań nad kinetycznym magnetyzmem w rozszerzonych systemach stanu stałego, co może w przyszłości przyczynić się do tworzenia nowych, zaawansowanych materiałów magnetycznych.

Źródło: Nature